International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제1권1호
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pp.13-20
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2000
The applications of CFD in the design process of a transonic civil transport at Korea Aerospace Research Institute (KARI) are outlined. Three Navier-Stokes solvers, developed at KARI with different grid approaches, are used to predict the aerodynamic coefficients and solve the flowfield of various configurations. Multi-block, Chimera, and unstructured grids are the approaches implemented. The accuracy of the codes is verified for the transonic flow about RAE wing/fuselage configuration. The multi-block code is used to provide the detailed data on the flowfield around a wall interference model with different test section sizes which will be used in establishing the wall interference correction method. The subsonic and transonic flowfields about K100-04A, one of the configurations of a 100-seater transport developed by KARI and Korea Commercial Aircraft Development Consortium (KCDC), are computed to predict the aerodynamic coefficients. The results for the subsonic flow are compared with those of wind tunnel test, and the agreement is found to be excellent. The interference effect of nacelle installation on the wing of K100-04A is also investigated using the unstructured grid method, and about 10% reduction in wing lift is observed. The accuracy of the three developed codes is verified, and they are used as an efficient tool in the design process of a transonic transport.
군에서 사용하는 탄약의 보관 및 취급상 발생할 수 있는 외형결함을 가정하여 그것이 사거리에 미치는 영향을 예측하였다. 외형결함은 탄체두부의 오자이브 형상에 각 1.5mm, 3.3mm의 축대칭 함몰부가 생기는 것으로 가정하였다. FLUENT를 사용하여 마하수 별 항력계수를 해석하였고, 탄도해석 프로그램인 PRODAS에 항력계수 데이터를 입력하여 탄도해석을 하였다. 공력해석결과 1.5mm, 3.3mm 함몰 탄체의 항력증가율은 정상탄체와 비교했을 때 아음속 영역에서는 큰 차이를 보이지 않았으나, 초음속 영역에서 각각 평균 3%, 9% 의 증가율을 보였다. 최대 사거리는 포구속도 650m/s를 기준으로 각각 1%, 3% 감소한 결과를 보였다.
A number of passive aerodynamic drag reduction methods were applied separately and then in different combinations on an intercity bus model, through wind tunnel studies on a 1:20 scale model of a Mercedes Benz Tourismo 15 RHD intercity bus. Computational fluid dynamics (CFD) modelling was also conducted in parallel to assist with flow visualisation. The commercial CFD package $CFX^{TM}$ was used. It has been found that dramatic reductions in coefficient of drag ($C_D$) of up to 70% can be achieved on the model using tapered and rounded top and side leading edges, and a truncated rear boat-tail. The curved front section allows the airflow to adhere to the bus surfaces for the full length of the vehicle, while the boat-tails reduce the size of the low pressure region at the base of the bus and more importantly, additional pressure recovery occurs and the base pressures rise, reducing drag. It is found that the CFD results show remarkable agreement with experimental results, both in the magnitude of the force coefficients as well as in their trends. An analysis shows that such a reduction in aerodynamic drag could lead to a significant 28% reduction in fuel consumption for a typical bus on intercity or interstate operation. This could translate to a massive dollar savings as well as significant emissions reductions across a fleet. On road tests are recommended.
In drilling process of oil wells, the drilling fluid such as mud keeps the drill bit cool and clean during drilling, with suspending drill cuttings and lubricating a drill bit. In this paper, a commercial CFD package(ANSYS Fluent 15.0) was used to solve the hydrodynamic force and evaluate mud mixing time in the mud mixing tank on offshore drilling platforms. Prediction of power consumption in co-rotating and counter-rotating models has been compared with results of Nagata's correlation equation. This research shows the hydrodynamic effect inside the two phase mud mixing tank according to rotating directions(co-rotating and counter-rotating). These results, we can conclude that the co-rotating direction of the two shafts with mixing blade in the mud mixing tank can be a preferable in power consumption and mixing time reduction.
현재 개발중인 스마트 무인기는 일반적인 헬리콥터와 같이 수직이착륙이 가능할 뿐만 아니라 고정익기와 같이 고속의 비행이 가능함을 목표로 하고 있다. 그러므로 흡기구는 여러 비행조건에서 엔진이 제 효율을 낼 수 있도록 충분한 공기를 흡입하루 수 있어야 함은 물론이고 비행체의 운행속도에 따라서도 그 효율이 어느 이상 저하되지 않도록 설계되어야 한다. 본 논문에서는 고속 비행체에 적합한 pitot 형태와 엔진 특성에 따른 플레넘 챔버를 장착한 흡기구를 설계하였다. 그리고 CFD-ACE를 이용하여 설계된 흡기구의 성능 해석을 수행하였으며 엔진 내부에서의 swirl과 distortion을 조사하고 압력손실에 대해서 연구하였다.
This paper presents the hydrodynamic design and performance analysis method for a miniaturized centrifugal blood pump using three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) code. In order to obtain the hydraulically high efficient configuration of a miniaturized centrifugal blood pump for cardiopulmonary circulation, a well-established commercial CFD code was incorporated considering detailed flow dynamic phenomena in the blood pump system. A prototype of centrifugal blood pump developed by the present design and analysis method has been tested in the mock circulatory system. Predicted results by the CFD code agree very well with in vitro hydraulic performance data for a centrifugal blood pump over the entire operating conditions. Preliminary in vivo animal testing has also been conducted to demonstrate the hemodynamic feasibility for use of centrifugal blood pump as a mechanical circulatory support. A miniaturized centrifugal blood pump developed by the hydraulic design optimization and performance prediction method presented herein shows the possibility of a good candidate for intra and extracorporeal cardiopulmonary circulation pump in the near future.
In this study, the heat transfer and flow field of a condenser used for a Kim-chi refrigerator is analysed with numerical method. Main objective is to present the basic data for designing a new condenser model with improvement of heat transfer performance. For CFD analysis, a commercial code, STAR CCM+ was used. The water was used for the inner working fluid and the air was used for the outer fluid. The condenser type used in this study is a flat plate fin-and-tube heat exchanger. As analysis parameters, the effect of condenser geometry and air velocity was investigated. For validation of the numerical calculations, the results were compared with the experimental ones. The heat transfer rates for both results were consistent with each other by maximum 5 % error. Based on this comparison, the numerical analysis was done with some modifications. As a result, it has been observed that there is a suitable fin pitch with which heat transfer performance of condenser is maximized.
In this study we investigated the characteristics of fluid flow and heat transfer within a coolant passage in the cylinder head assembly of an internal combustion engine by using a commercial CFD code, CFX The complex coolant passage of the cylinder head assembly was modelled by suitable choice of a grid system and careful attention was paid in the construction of meshes near the walls where significant cooling occurs. To treat the simultaneous heating and cooling of the combustion walls we invented a methodology allowing a heat source within the solid wall and the convective cooling at the interface between the solid and the fluid. We managed to reproduce the experimental results by adjusting parameters appropriately. We have found that high temperature was concentrated at the surface of the cylinder jacket. It turned out that the effect of oil cooling from the piston head was unexpectedly significant. On the other hand the effect of cooling from the ambient air is almost negligible. The CFD method proposed in this study is believed to be useful in the early stage of the design of the engine-cooling system.
Kim, Sung;Choi, Young-Seok;Lee, Kyoung-Yong;Kim, Jun-Ho
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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제4권1호
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pp.14-24
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2011
In this paper, design optimization for mixed-flow pump impellers and diffusers has been studied using a commercial computational fluid dynamics (CFD) code and DOE (design of experiments). We also discussed how to improve the performance of the mixed-flow pump by designing the impeller and diffuser. Geometric design variables were defined by the vane plane development, which indicates the blade-angle distributions and length of the impeller and diffusers. The vane plane development was controlled using the blade-angle in a fixed meridional shape. First, the design optimization of the defined impeller geometric variables was achieved, and then the flow characteristics were analyzed in the point of incidence angle at the diffuser leading edge for the optimized impeller. Next, design optimizations of the defined diffuser shape variables were performed. The importance of the geometric design variables was analyzed using $2^k$ factorial designs, and the design optimization of the geometric variables was determined using the response surface method (RSM). The objective functions were defined as the total head and the total efficiency at the design flow rate. Based on the comparison of CFD results between the optimized pump and base design models, the reason for the performance improvement was discussed.
A computational fluid dynamics model for predicting moderator circulation inside the Canada deuterium uranium (CANDU) reactor vessel has been developed to estimate the local subcooling of the moderator in the vicinity of the calandria tubes. The buoyancy effect induced by the internal heating is accounted for by the Boussinesq approximation. The standard $k-{\varepsilon}$ turbulence model with logarithmic wall treatment is applied to predict the turbulent jet flows from the inlet nozzles. The matrix of the calandria tubes in the core region is simplified to a porous media in which the anisotropic hydraulic impedance is modeled using an empirical correlation of pressure loss. The governing equations are solved by DFX-4.4, a commercial CFD code developed by AEA technology. The resultant flow patterns of the constant-z slices containing the inlet nozzles and the outlet port are "mined-type", as observed in the former 2-dimensional experimental investigations. With 103% full power for conservatism, the maximum temperature of the moderator is $82.9^{\circ}C$ at the top of the core region. Considering the hydrostatic pressure change, the minimum subcooling is $24.8^{\circ}C$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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